硫酸体系有色金属电沉积用3D-Pb阳极的制备与性能（英文）

研究Pb²⁺浓度、电流密度、沉积时间和温度对沉积Pb结构的影响。在低Pb²⁺浓度条件下(～0.15 mol/L),Pb沉积物呈杨桃状,而在高Pb²⁺浓度条件下(≥0.30 mol/L),Pb沉积物呈立锥状。进一步对比研究杨桃状Pb阳极(Cara-Pb)、立锥状Pb阳极(Pyra-Pb)和Pb阳极的氧化膜层和阳极电位。在160 g/L H₂SO₄溶液中恒流极化(50 mA/cm²)72 h后,Pyra-Pb阳极氧化膜层厚度大于Cara-Pb和Pb阳极,进而显著减缓金属基底的晶界腐蚀。此外,Pyra-Pb阳极氧化膜层具有更大表面积和更高Pb O₂含量,因此,极化72 h后Pyra-Pb阳极电位较Cara-Pb和Pb阳极的低40mV。综上,在Pb阳极表面构建立锥状3D-Pb结构具有降低电沉积能耗、延长阳极寿命的潜力。     

磷酸盐前驱体对泡沫镍上生长的镍/铁羟基氢氧化物形貌及析氧反应性能的影响（英文）

通过共沉积法和电化学激活法在泡沫镍网上生长制备镍/铁羟基氢氧化物纳米片。研究发现,不同磷酸盐前驱体(Na₃PO₄、Na₂HPO₄和NaH₂PO₄)对最终催化剂的形貌及析氧反应活性有不同的影响。使用Na₂HPO₄制备的镍/铁羟基氢氧氯化物纳米片在1 mol/L KOH溶液中电流密度达到50 mA/cm²时所需过电位为205 mV,Tafel斜率低至30 mV/dec,并可以在后续稳定性测试中保持稳定20 h。     

尿素调控纳米多孔合金NiFeCoMgCN的电催化性能

制备高效、稳定的析氧反应(OER)电催化剂是工业制氢的关键所在。使用尿素作为造孔剂和活性C/N源,基于纳米级柯肯达尔效应,通过高温烧结制备了纳米多孔合金NiFeCoMgCN,并分析了其作为电极的电催化性能。结果表明：在1 M KOH溶液中,NiFeCoMgCN电极在10 mA·cm^-2下的过电位为199 mV,Tafel斜率为41.7 mV·dec^-1,优于IrO₂/Ni foam电极(10 mA·cm^-2下的过电位为215 mV,Tafel斜率为76.3 mV·dec^-1),并且在1 A·cm^-2的大电流密度下能够持续工作至少100 h。NiFeCoMgCN电极优异的催化活性归功于其连续的纳米多孔结构和本质活性的提高。     

Pb-Co阳极在含氯硫酸电解液中的电化学行为

采用粉末冶金法制备了不同Co含量(0.5%,1.0%,2.0%,质量分数)的Pb-Co阳极,并与传统的Pb-Ca-Sn阳极进行了对比试验。通过电化学测试研究了阳极在160 g/L H₂SO₄、500 mg/L Cl^-电解液中的电化学行为,研究了恒电流极化72 h后阳极氧化层的物相组成、表面形貌和元素分布。随着Co含量的增加,Pb-Co阳极的电位、电荷传递电阻和析氧过电位逐渐降低。恒电流极化72 h后,Pb-2%Co阳极的析氧过电位比Pb-Ca-Sn阳极低101 mV。此外,在Cl-的存在下,电荷传递得到改善,析氧反应受到抑制,阳极氧化层恶化。     

氧化铈-镍钨复合电极的制备及其析氢催化性能

以(200)择优取向的Ni-5W合金薄带为基体,采用脱合金法制备纳米多孔NiW后,再化学溶液沉积CeO₂制备CeO₂(200)晶面暴露的NiW-nano-CeO₂复合电极。采用AFM、XRD和XPS对电极形貌和表面结构进行表征。通过阴极极化曲线和电化学阻抗技术表征各电极的电解析氢行为。结果表明,(200)晶面暴露的纳米多孔NiW-CeO₂电极比Ni(111)晶面暴露的Ni-CeO₂电极和无择优取向的NiS-CeO₂和NiZn-CeO₂电极的析氢性能好,该复合电极具有比文献中所报道的共沉积的Ni-CeO₂更高的交换电流密度1.7×10^-1 A·cm^-2。在1.0 mol/L NaOH溶液中达到电流密度100 mA·cm^-2时,过电位比NiW-CeO₂电极和NiW电极分别降低55和81 mV。选择性暴露(200)晶面的CeO     

Nd对锌电积用Pb-Ag合金阳极性能的影响

采用恒流极化、失重法和抗拉强度测试研究不同含量Nd的加入对锌电积用铅银合金阳极主要性能(稳定阳极电位、耐腐蚀性能及力学性能)的影响,并在此基础上采用循环伏安(CV)和计时电位(CP)等电化学手段对恒流极化条件下Nd的作用机理进行研究。结果表明:0.03%Nd(质量分数)加入可以将Pb-Ag合金的抗拉强度提高21.8%;锌电积条件下,铅阳极表面腐蚀膜主要成分为PbO2及PbSO4,Nd加入可以抑制PbSO4的形成,从而明显降低阳极腐蚀速率;由于Nd能降低析氧过电位,且对高阻抗PbSO4的生成具有抑制作用,使得Pb-Ag合金的阳极电位亦有一定程度的下降。Nd对锌电积阳极主要性能均有较大程度的改进作用,是很好的锌电积阳极改性剂,具有较好的工业应用前景。     

聚苯胺对锌电积用复合惰性阳极材料电化学性能的影响(英文)

为了寻找一种可以替代锌电积用 Pb-Ag 合金的阳极材料,通过 PANI(聚苯胺)、WC(碳化钨)颗粒与 Pb2+的双脉冲电沉积,在 Al 合金基体上制备了 Al/Pb-PANI-WC 复合惰性阳极材料。测试了镀液中不同 PANI 浓度下制备的惰性阳极材料的阳极极化曲线、循环伏安曲线和塔菲尔极化曲线,采用扫描电镜考察复合惰性阳极材料的微观组织特征。结果表明:当将制备镀液中 PANI 浓度控制在 20 g/L 时,Al/Pb-PANI-WC 复合惰性阳极材料的微观组织和成分分布均匀,在含 50 g/L Zn2+、150 g/L H2SO4的 35 °C锌电积液中具有较高的电催化活性、较好的电极反应可逆性和耐腐蚀性,在电流密度 500 A/m2和 1000 A/m2下的析氧过电位与 Pb-1%Ag 合金相比分别降低了 185 mV 和 166 mV。     

多孔Ni-Cu-Ti-La2O3复合电极的制备及其析氢性能

采用粉末冶金方法烧结制备了多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃复合电极,讨论不同La₂O₃的掺杂量对电极析氢性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对电极的微观结构和物相组成进行表征。结果表明：Ni-Cu-Ti合金体系中La₂O₃的掺杂可有效提高电极材料的电荷传输速率,多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃复合电极在6 mol/L KOH溶液中表现出良好的析氢催化活性,其整体析氢催化活性明显优于多孔Ni-Cu-Ti、Ni-Cu-W、Ni-Cu-Co、Ni-Cu-Zr和Ni-Cu电极;当烧结温度为1000℃时,成分为Ni-CuTi-9La的多孔复合电极具有最佳的析氢催化性能,其Tafel斜率为63.18 mV/dec,电流密度在10 mA/cm²时过电位为1077 mV(vs Hg/HgO),多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃     

多级结构FeS@Ni3S2/NF催化电极的一步水热法制备及析氧行为

通过简单一步水热法在泡沫镍表面原位生长多孔纳米片自组装成纳米花结构的FeS@Ni₃S₂/NF催化电极。借助X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等进行物相及结构表征,并测试催化电极在1 mol/L KOH溶液中的电催化析氧(OER)性能。电化学测试结果表明：FeS@Ni₃S₂/NF-1.2电极在100 mA·cm-2电流密度下仅需278 mV的过电位,且具有较低的Tafel斜率(22.71 mV/dec),与纯NF(493 mV,214.65 mV/dec)、纯Ni₃S₂(327 mV,91.87 mV/dec)以及IrO2/NF(385 mV,172.93 mV/dec)相比,其优势明显。证明具有独特多孔结构的FeS@Ni₃S₂/NF纳米片自组装成的纳米花可以作为一种贵金属基电催化剂的理想替代品。     

多孔Pb合金阳极在电积制备铜粉中的应用特性

为了降低电积法生产铜粉的能耗,减小阳极腐蚀率,提高阴极铜粉品质,采用反重力渗流技术制备不同合金成分、不同孔径的多孔Pb合金阳极,并与平板阳极在阳极电位、阳极腐蚀率、阳极氧化膜的形貌与组成、阴极铜粉的纯度和形貌等方面进行对比。结果表明:多孔阳极可以降低阳极真实电流密度,从而降低析氧过电位,如孔径1.0-1.25 mm的Pb-Ag多孔阳极的析氧过电位比同样合金成分平板阳极的降低了131 mV,可以显著降低铜粉电积过程的能耗。另外,多孔阳极表面氧化膜由疏松的粉末状变为致密、平整的片状,提高了阳极的耐腐蚀性能,可以降低阴极铜粉中的Pb含量,有利于提升产品品质。     

V，Ru共掺杂NiS2 高尔夫微球作为碱性介质析氢反应的高效电催化剂

通过溶剂热法和滴钌法(室温)将钒和钌引入到NiS₂中,并制备了包覆在泡沫镍上的V,Ru共掺杂NiS₂微球(V, Ru)-NiS₂/NF电催化剂。通过硫化过程产生粗糙的高尔夫球状结构暴露出丰富的活性位点,此外,钒和钌的协同作用可以优化NiS₂的电子结构,提供额外的催化活性位点,进一步增强本征催化活性。泡沫镍的加入对催化材料起到支撑作用,避免聚集,同时提高导电性。结果表明,(V, Ru)-NiS₂/NF电催化剂在碱性条件下表现出优异的电催化性能和优异的析氢反应稳定性。在10 mA·cm^-2的电流密度下,(V, Ru)-NiS₂/NF提供了38 mV的过电位,小于商业Pt/C的过电位,并且具有较低的Tafel斜率(80.3 mV·dec^-1)、较高的电化学活性表面(ECSA)和在KOH溶液中24 h出色的稳定性。     

电沉积Ni-Fe-P非晶合金析氢阴极材料及其去合金化处理

目的 提高Fe电极的催化析氢性能。方法 较低温度条件下,在Fe基体表面电沉积一层非晶态Ni-Fe-P镀层,探究沉积电流密度、去合金时间等参数对Ni-Fe-P/Fe电极在碱性电解质中的电催化析氢反应的影响。通过扫描电镜、能谱、X射线衍射对镀层的形貌、元素分布、物相进行分析。在碱性溶液中,利用电化学工作站对电极进行一系列性能测试。结果 在沉积温度为10 ℃的条件下,于Fe电极表面成功制备出了致密且元素分布均匀的Ni-Fe-P非晶合金镀层。获得的Ni-Fe-P/Fe电极电催化性能均优于Fe电极,其中电流密度30 mA/cm2条件下制备的Ni-Fe-P/Fe电极在析氢电流密度为10 mA/cm2时的过电位为174.2 mV,比Fe电极低约466.2 mV。在相同条件下制备的Ni-Fe-P/Fe电极,经240 s去合金化处理,电极过电位仅为121.6 mV,比Fe电极低约518.8 mV。结论 电沉积的Ni-Fe-P非晶合金镀层可以显著提高Fe电极的析氢性能。随着沉积电流密度的增加,Ni-Fe-P/Fe电极的析氢过电位减小,双电层电容和电化学工作表面积增大。对镀层进行适当的去合金化处理,形成的三维多孔结构可以减小电极的电荷转移电阻,有效降低电极的析氢过电位。     

Al／Pb-Ag阳极在锌电积过程中的阳极行为和微观结构

采用循环伏安曲线（CV）和电化学交流阻抗谱（EIS）研究Pb-0.8%Ag 和Al/Pb-0.8%Ag阳极在最初24 h锌电积过程中的阳极行为和析氧动力学。结果表明：2种阳极材料在阳极极化过程中的阳极行为和动力学的多种变化表明阳极表面膜的形成和稳定。与传统的Pb-0.8%Ag阳极相比,Al/Pb-0.8%Ag阳极具有较长的极化时间。在最初的电积过程中,阳极表面中间产物的转变使2种阳极都表现出较高的析氧电位。随着析氧电位降低,析氧反应速率可以由阳极表面最初的生成物和中间产物S-OHads推断。随着电积的持续进行,Al/Pb-0.8%Ag阳极的析氧电位逐渐降低,Al/Pb-0.8%Ag阳极比Pb-0.8%Ag 阳极先达到稳定状态。电积24 h后,阳极电位由阳极表面的生成物和中间产物控制。采用扫描电子显微镜观察Al/Pb-0.8%Ag 和Pb-0.8%Ag阳极锌电积24 h后的微观形貌。     

Al/Pb-Ag阳极在锌电积过程中的阳极行为和微观结构（英文）

采用循环伏安曲线(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)研究Pb-0.8%Ag和Al/Pb-0.8%Ag阳极在最初24 h锌电积过程中的阳极行为和析氧动力学。结果表明:2种阳极材料在阳极极化过程中的阳极行为和动力学的多种变化表明阳极表面膜的形成和稳定。与传统的Pb-0.8%Ag阳极相比,Al/Pb-0.8%Ag阳极具有较长的极化时间。在最初的电积过程中,阳极表面中间产物的转变使2种阳极都表现出较高的析氧电位。随着析氧电位降低,析氧反应速率可以由阳极表面最初的生成物和中间产物S-OHads推断。随着电积的持续进行,Al/Pb-0.8%Ag阳极的析氧电位逐渐降低,Al/Pb-0.8%Ag阳极比Pb-0.8%Ag阳极先达到稳定状态。电积24 h后,阳极电位由阳极表面的生成物和中间产物控制。采用扫描电子显微镜观察Al/Pb-0.8%Ag和Pb-0.8%Ag阳极锌电积24 h后的微观形貌。     

碳纳米管载钴析氢催化剂制备研究

铂基催化剂是目前应用最广泛的电解水制氢催化剂,但其储量较低、价格昂贵,从而制约了电解水技术的大规模应用和发展。为降低催化剂成本,过渡金属被广泛研究,基于此本文提出一种蒸发干燥混合溶液制备碳纳米管载钴析氢催化剂的制备方法。TEM和XRD表征结果显示,钴金属颗粒均匀分布于碳载体表面,其平均粒径大小不超过20 nm,属于典型的面心立方晶系。电化学测定结果表明,本方法制备的碳纳米管载钴催化剂具有一定的析氢性能,1 mol/L KOH溶液中,达到10和100 mA/cm²电流强度的过电位分别为180和360 mV,连续运行25 h,催化性能稳定。     

稀土金属对铅合金阳极电化学性能和腐蚀行为的影响

为研究稀土金属对铜电积用铅合金阳极性能的影响，采用二步重熔法制备了不同稀土含量的铅合金。随后检测了合金的硬度、导电性、析氧过电位、耐蚀性能、电流效率和能耗。结果表明：微量稀土金属能改善铅合金的铸造性能，优化显微组织，提高硬度，降低电子散射率，提高电导率，提高电化学活性，降低析氧过电位，提高腐蚀电位，降低腐蚀电流，提高耐蚀性能，降低槽电压，提高电流效率，降低电积能耗；稀土金属质量分数为0.2%的合金硬度为41 HV0.1,电导率为4.87 MS/m,析氧过电位为0.837 V,腐蚀电位为0.633 V,腐蚀电流为1.245×10^-4 A/cm²,槽电压为1.81 V,电流效率为92.28%,电积能耗为1 653.48 kW·h/t铜。     

Ti/IrO2+MnO2电极在酸性溶液中的析氧反应动力学研究

采用涂覆热分解法制备Ti/IrO₂+MnO₂复合电极,利用慢速线性电位扫描伏安法测试Ti/IrO₂+MnO₂电极的准稳态极化曲线并深入地研究析氧反应动力学,得到了相关动力学参数、反应历程及速度控制步骤。通过分析经欧姆电压降修正的Tafel曲线,较好地解释了Tafel直线区域的双斜率现象,基于此提出析氧反应动力学方程并进行数学推导,较好地符合实验结果。实验所得氢离子反应级数约为零,低电位区与高电位区的表观活化能分别为30.31和13.64 kJ/mol,进一步证明该数学模型的正确性。     

纳米碳材料增强铅基阳极在锌电积中的电化学行为

锌电积作为湿法炼锌的重要环节,其阳极析氧电位对于节能降耗和提高产品质量极为重要。基于纳米碳材料的析氧催化活性,本文分别研究了典型的0维、1维和2维等6种碳纳米材料作为催化增强相制备铅基复合阳极,并在模拟锌电积条件下通过循环伏安曲线、阳极极化、交流阻抗测试以及耐蚀测试比较了复合阳极的电化学行为。纳米碳材料作为增强相掺杂金属铅形成的金属基复合材料表现出优异的析氧电催化活性,其在500A/m2恒电流极化条件下,稳定电位较纯铅低96mV以上。2维碳材料电化学催化性能不如0维碳材料,1维材料性能最佳,1维材料表面修饰官能团或者负载功能颗粒后,电催化性能有显著提升。     

Ag和RE含量对Pb-Ag-RE合金阳极电化学性能的影响

采用恒流极化、计时电位、塔菲尔曲线、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对比研究不同Ag和RE含量Pb-Ag-RE合金阳极的析氧行为和腐蚀行为。结果表明:减少Ag含量将导致阳极析氧过电位升高,阳极的腐蚀速率增大。RE的加入有利于促进高阻抗成分Pb SO4、Pb O向α-Pb O2和β-Pb O2转化,进而提高阳极的析氧活性,降低阳极电位。此外,RE可以提高氧化膜的致密度,细化Pb-Ag合金的晶界和枝晶界,减轻合金基底的晶间腐蚀。因此,RE可以有效改善Pb-Ag合金阳极的析氧活性和耐腐蚀性能,微量的RE可以部分取代Pb-Ag阳极中的Ag。     

锌电积用Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极的制备及性能

采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评价.结果表明:通过工艺优化,可在氟硼酸盐镀铅体系中实现Pb基体上Pb-MnO2复合镀,获得MnO2微粒含量为1%～10%(质量分数)的复合镀层;模拟工业锌电积过程中,电解初始阶段复合阳极电位相比铅阳极降低约300 mV,经过24 h电解后,其稳定电位仍比铅阳极低100 mV,与工业Pb-Ag(0.6%,质量分数)阳极的稳定电位相当.